化工分离工程之其它分离技术简介(.ppt

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1、第七章其它分离技术简介教师：马杰第七章其它分离技术简介第一节膜分离技术第二节吸附分离第三节反应精馏膜的作用：选择渗透适用：1.热敏性物质——可常温操作2.特殊溶液——可用于大分子、无机盐、蛋白质溶液等第一节膜分离技术第一节膜分离技术7.1.1分离用膜和膜分离设备7.1.2反渗透7.1.3超滤与微滤7.1.4电渗析7.1.5其它膜分离返回一、膜种类天然膜生物膜天然物质改性膜人工膜无机膜金属膜非金属膜有机膜均质膜微孔膜非对称性膜复合膜离子交换膜二、设备：板框式卷式管式7.1.1分离用膜和膜分离设备膜性能：1.分离透过性a.透过通量单位时间通过单位膜

2、面积的物理量。b.分离效率用截留率表示：（R）截留率；表示膜对溶质的截留能力，可用小数或百分数表示。c.分离系数：（）ad.通量率减系数膜渗透通量随时间减少2.物化稳定性强度、耐温、耐压性等二、分离设备（1）板框式膜具↑↑（2）卷式膜具由四层组成膜盐水中心管多孔支撑材料进料液隔网淡化水流（3）管式膜具纤维束管中心分布管透过液浓缩液料液返回7.1.2反渗透透过：溶剂截留：水中无机离子、胶体物质、大分子溶液应用：海水、苦咸水淡化；废水处理；锅炉用水软化；乳品、果汁浓缩；生产产品、生物制剂的分离、浓缩。P1P2C.P2﹣P1>∏P1P2P1

3、P2﹣P1=∏一、基本原理盐水溶液：膜纯水P1溶液P2a.P1=P2讨论：盐水溶液为水的渗透压。）。；水达到动态平衡（图时开始升高，若由于水的渗透，（（pmmpbPPPPTPT0),),12212.2==-溶液中水反渗透，使溶液增浓。对于实际反渗透过程：溶剂渗透时，少量溶质也渗透，两边都有溶质，溶质与水之间各有渗透压，对于正常操作：二、过程机理与传质方程1.过程机理（不成熟）1）是否筛分机理反渗透采用膜孔径：2nm不通过离子：无机离子直径：0.1—0.3nm水合离子直径：0.3—0.6nm小于孔径所以：不存在筛分机理ⅰ）水优先吸附膜表面，形成纯

4、水层厚度t=1nmⅱ）无机离子受排斥，不能进入纯水层，价数越高，斥力越强。ⅲ）当膜孔径≤2t时，透过的是纯水，孔径增大，溶质开始透过，越大，透过溶质越多。∴孔径为2t时称临界孔径。2）选择吸附——毛细孔流动模型多孔膜多孔膜界面上的脱盐水2.传质方程通过膜的水渗透通量：这种现象为浓差极化xA1XMAiXAiXMA2XA2溶质在膜表面附近积累传质方向浓差极化对过程的不利影响：1）使2）使截留率下降3）XAi高于溶解度时，会出现沉淀，使膜阻力增加。减轻浓差极化的有效途径：提高传质系数方法：增加料液流速；增加湍流速度；提高温度；清洗膜面。反渗透过程通量

5、与下列因数有关：（1）操作压差：△P△P↑,使JW=A（△P—△)↑但有能耗大。∴选择适当的△P(2)操作温度:TT↑,使纯水的透过系数A↑,J↑但受膜耐温所限。(3)料液流速流速大,传质系数大。但溶质的渗透通量JA大。p（4）料液的浓缩程度浓缩程度高，水回收率高。但：①有效压差小；②污染膜。（5）膜材料与结构（主要研究方向）四、反渗透过程工艺流程与计算1.一级一段连续式产水原水膜组件储槽2闭路循环产水原水膜组件储槽料液不返回到原料槽，而是返回到膜组件特点：目标产物浓度的增加比开路循环快，透过通量小于开路循环。五、应用举例1.反渗透（RO）技术

6、在果蔬汁浓缩中应用超滤反渗透2.反渗透法浓缩茶液2.反渗透法浓缩茶液返回7.1.3超滤与微滤一、过程原理：1.超滤过程膜:非对称性膜,表面活性层孔径10-200Å微孔,能截留分子量500以上大分子或胶体微粒.压差:0.1-0.5MPa原理:原料液在压差作用下,小分子物质与小分子量物质透过膜上微孔,流到低压侧.机理:筛分机理.超滤：进料溶剂、水胶体大分子应用：1.纯水制造电子工业：超纯水；医药工业：注射剂、眼药水。2.废水处理回收有用的物质3.产品加工各种大分子物质分离，浓缩。2.微滤过程(微孔过滤)膜:微孔,均质的多孔膜,孔径0.02-10μ微

7、孔,能截留直径为0.05-10μ的微粒或分子量大于的高分子压差:0.01-0.2MPa原理:原料液在压差作用下,小分子物质与小分子量物质透过膜上微孔,流到低压侧.机理:筛分机理.610二、过程与操作1.透过通量溶剂:溶质:2.影响因数(1)操作压差(推动力)压差大,通量大,能耗大;一般取一较好值(接近于凝界渗透通量时压差)(2)料液流速采用错流装置,使料液与膜面平行流动.流速高,传质系数大,有利于提高渗透通量;但:膜面压降大,能耗大.因此:可采用湍流促进器,脉冲流动等提高流速.(3)温度温度高,料液粘度小,扩散系数大,有利于提高渗透通量.(4)

8、截留液浓度浓度增加,浓度边界层增厚,易形成凝胶层,使渗透通量减小.三、工艺流程和应用1.超、微滤流程透过液原料膜组件储槽2.超滤应用(1)食品、饮料工